初中物理十五个特殊主题15 科学探究精讲(含解析)

学习资料
特殊主题15 科学探究（精讲)
一、科学探究概述
在本标准中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。

将科学探究列人“课程内容”，旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。

通常，科学探究涉及提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。

科学探究的形式是多种多样的，在学生的科学探究中，其探究过程可涉及所有的要素，也可只涉及部分要素。

科学探究的要素应灵活渗透在教材和教学裸程内的各个方面.在义务教育物理课程的学习中，对学生科学探究能力的基本要求主要体现在以下几个方面.
二、中考真题及其解析
【例题1】（2019湖南郴州)我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。

风力发电机的原理是利
用自然风吹动发电机风叶转动,带动内部发电机组发电。

某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想:
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二:风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四:……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。

实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况.用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
根据以上实验回答下列问题:
(1）本实验是通过来反映发电机发电功率大小的；
(2）比较实验序号为（填上表中实验序号）三次实验所得数据,可验证猜想（选填“一”或“二”),结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。

（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想（选填“一"或“二”），结论是：。

【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3;一;
（3)二；其他条件都相同时,风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。

【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知,本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出,实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3)在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同,也就是风速相同，风叶个数相同,但风叶长度不同,并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大,说明发电功率与风叶长度有关.所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。

【例题2】（2020四川达州)同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码(每只重0。

5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验.以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。

（1)将杠杆安装在支架上,静止时如图1所示，应将平衡螺母向______（选填“右”或“左”)调节，使杠杆在水平位置平衡；
(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；
(3）将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡；
(4）将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；
（5)将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。

分析与论证：分析比较（2)、(3)、（4)可得：物体G 所受浮力大小与______有关;分析比较（2)、(4)、
（5)可得:物体G 所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G 的体积V =______m 3,盐水的密度ρ=盐水______kg/m 3。

（331.010kg/m ρ=⨯水，g =10N/kg ）
【答案】 (1）右 分析与论证：物体排开液体的体积；液体的密度；1。

0×10-4 1.125×103
【解析】（1）杠杆在如图1位置平衡后，要杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。

步骤(2)、(3)、（4）是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G 所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G 所受的浮力大小与排开液体的体积有关。

步骤（4）(5）是让物体G 分别浸没在水中和盐水中,所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。

由步骤(4)及杠杆的平衡条件得
(G 物-F 浮)⋅4L =1N ⋅4L ，（2N-F 浮）⋅4L =1N ⋅4L
所以F 浮=1N
由阿基米德原理有，物体的体积
43331N 10m 1.010kg/m 10N/kg
F V V g ρ-====⨯⨯浮物排水 由步骤(5)及杠杆的平衡条件得
（2N —F 浮＇）⋅4L =1N ⋅3.5L
所以F 浮＇=1.125N
由阿基米德原理有，盐水的密度
3343
1.125N 1.12510kg/m 10N/kg 10m F gV ρ-===⨯⨯浮盐水物＇ 【例题3】（2020山东青岛）探究电流与电阻的关系：
小明连接的实验电路如图甲所示。

(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最______端.
(2）闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数如图乙所示,为______V ；改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变电路中有一处故障，可能是______（选填序号）。

①电流表短路 ②电压表短路 ③导线a 断路 ④导线b 断路
（3)排除电路故障后，小明先后用5Ω、10Ω的定值电阻进行实验。

实验中,通过______控制定值电阻两端的电压不变，得到的实验数据如表.小明据此得出结论：电流与电阻成反比。

请指出实验存在的问题或需要改进的地方______（写出一条即可）。

【答案】 (1）右 (2)2.9 ③ (3)调节滑动变阻器换不同的定值电阻多次实验
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即最右端。

(2)如图乙所示，电压表接在0——3V上，示数为2。

9V。

闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压，改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变，故障可能为电阻R或导线a断路。

(3）探究电流与电阻的关系，那么定值电阻R的电压就不能改变,滑动变阻器与定值电阻串联，串联分压，因此可通过调节滑动变阻器，控制定值电阻两端的电压不变。

为了寻找普遍规律，实验的次数至少3次，或多次实验，因此本实验还需换不同的定值电阻进行多次测量，验证实验结果的正确性。